DE102004011830A1

DE102004011830A1 - Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102004011830A1
Application number: DE200410011830
Authority: DE
Inventors: Philippe Schwederle; Wolfgang Dr. Reik; Johann Jäckel
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: DE102004011830B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere ein geteiltes Schwungrad, mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von Energiespeicherelementen, insbesondere Schraubendruckfedern, relativ zueinander verdrehbaren Schwungmassen und mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Tilgermassen, die durch wenigstens ein Bauteil einer der Schwungmassen fliehkraftmäßig mit Hilfe von Wälzkörpern abgestützt sind. DOLLAR A Um einen Drehschwingungsdämpfer zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, ist jeder der Wälzkörper, bezogen auf die Drehachse der Schwungmassen, radial außen durch eine äußere Wälzkörperführungsschale, die mit einer der Schwungmassen, insbesondere der mit der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Primärschwungmasse, verbunden und radial innen durch eine innere Wälzkörperführungsschale geführt, die mit einer der Tilgermassen verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere ein geteiltes Schwungrad, mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von Energiespeicherelementen, insbesondere Schraubendruckfedem, relativ zueinander verdrehbaren Schwungmassen, und mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Tilgermassen, die durch wenigstens ein Bauteil einer der Schwungmassen fliehkraftmäßig mit Hilfe von Wälzkörpern bewegbar abgestützt sind.
Herkömmliche Drehschwingungsdämpfer mit Tilgermassen umfassen oft eine Vielzahl von Einzelteilen und sind kompliziert aufgebaut. Das führt zu relativ hohen Herstellkosten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Drehschwingungsdämpfer, insbesondere ein geteiltes Schwungrad, mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von Energiespeicherelementen, insbesondere Schraubendruckfedem, relativ zueinander verdrehbaren Schwungmassen, und mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Tilgermassen, die durch wenigstens ein Bauteil einer der Schwungmassen fliehkraftmäßig mit Hilfe von Wälzkörpern bewegbar abgestützt sind, zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einem Drehschwingungsdämpfer, insbesondere einem geteilten Schwungrad, mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von Energiespeicherelementen, insbesondere Schraubendruckfedem, relativ zueinander verdrehbaren Schwungmassen, und mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Tilgermassen, die durch wenigstens ein Bauteil einer der Schwungmassen fliehkraftmäßig mit Hilfe von Wälzkörpern bewegbar abgestützt sind, dadurch gelöst, dass jeder der Wälzkörper, bezogen auf die Drehachse der Schwungmassen, radial außen durch eine äußere Wälzkörperführungsschale, die mit einer der Schwungmassen, insbesondere der mit der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Primärschwungmasse, verbunden ist, und radial innen durch eine innere Wälzkörperführungsschale geführt ist, die mit einer der Tilgermassen verbunden ist. Vorzugsweise handelt es sich bei den Wälzkörperführungsschalen um separate Bauteile. Die Wälzkörperführungsschalen können aber auch einstückig mit der zugehörigen Schwungmasse beziehungsweise der zugehörigen Tilgermasse verbunden sein. Die Wälzkörperführungsschalen gewährleisten eine sichere Lagerung der Tilgermassen relativ zu der zugehörigen Schwungmasse. Die Tilgermassen bilden Fliehkraftpendel, welche die Anregung des Drehschwingungsdämpfers vermindern und einen Rückeinfluss auf die Gleichförmigkeit der Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine haben.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper im Wesentlichen die Gestalt von massiven Kreiszylindern aufweisen, die sich im Wesentlichen über ihre gesamte Länge in Kontakt mit den zugehörigen Wälzkörperführungsschalen befinden, die im We sentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantelausschnitts aufweisen. Durch den Linienkontakt zwischen den Wälzkörpern und den zugehörigen Wälzkörperführungsschalen wird eine sichere Lagerung der Tilgermassen gewährleistet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Wälzkörperführungsschalen durch eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine Verzahnung, mit der jeweils zugehörigen inneren Wälzkörperführungsschale verbunden sind. Durch das Ineinandergreifen der zusammengehörigen Wälzkörperführungsschalen und den richtigen Abstand derselben wird sichergestellt, dass die Wälzkörper im Betrieb des Drehschwingungsdämpfers jederzeit geführt sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Tilgermassen über ein Kopplungselement miteinander gekoppelt sind. Die Kopplungselemente gewährleisten eine sichere Abstützung der Tilgermassen nach innen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement einen im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, dessen eine Spitze sich im Kontakt mit einer im Wesentlichen kreiszylindermantelförmigen Innenwandung befindet. Der dreieckförmige Querschnitt führt dazu, dass sich die beiden anderen Spitzen des Kopplungselements auf einer Kreisbahn bewegen. Vorzugsweise weist der Querschnitt die Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Die Spitze zwischen den beiden gleich langen Schenkeln stützt sich an der kreiszylindermantelförmigen Innenwandung ab. Die gleich langen Schenkel führen dazu, dass sich die beiden anderen Spitzen auf ein und derselben Kreisbahn bewegen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden anderen Spitzen des dreieckförmigen Querschnitts des Kopplungselements jeweils an eine Tilgermasse angelenkt sind. Die Kombination des dreieckförmigen Querschnitts mit der kreiszylindermantelförmigen Innenwandung führt dazu, dass die Tilgermassen im Betrieb des Drehschwingungsdämpfers synchron pendeln.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper, die Wälzkörperführungsschalen und die Tilgermassen radial außerhalb der Energiespeicher angeordnet sind. Die Ausbildung eines Ringraums zur Aufnahme der Wälzkörper, der Wälzkörperführungsschalen und der Tilgermassen außerhalb der Energiespeicher ist deshalb von Vorteil, weil hier keine Teile des Drehschwingungsdämpfers angeordnet sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer radial außen von einer Außenwandung begrenzt ist, die mit einer der Schwungmassen, insbesondere der Primärschwungmasse, verbunden ist und an der die äußeren Wälzkörperführungsschalen angebracht sind. Zwischen der Innenwandung und der Außenwandung wird ein Ringraum geschaffen, in dem die Wälzkörper, die Wälz körperführungsschalen und die Tilgermassen aufgenommen sind. Die Außenwandung ist vorzugsweise an die Gestalt der äußeren Wälzkörperführungsschalen angepasst.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Drehschwingungsdämpfers ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Tilgermasse und der Außenwandung jeweils zwei Wälzkörper angeordnet sind. Dadurch wird eine optimale Abstützung der Tilgermassen nach außen sichergestellt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Endung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 einen Drehschwingungsdämpfer in der Draufsicht, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Tilgermassen und die damit zusammenwirkenden Teile dargestellt sind;
2 einen Ausschnitt aus 1 in einer um 45° ausgelenkten Stellung der Tilgermassen;
3 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie III-III in 1;
4 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie IV-IV in Fig. 1 und
5 einen Teilschnitt durch die Gelenkverbindung zwischen einer Tilgermasse und einem Kopplungselement im Längsschnitt.
Der in den 1 bis 3 teilweise dargestellte Drehschwingungsdämpfer bildet ein geteiltes Schwungrad 1, das eine an einer Abtriebswelle 2 einer Brennkraftmaschine befestigbare erste oder Primärschwungmasse 3 sowie eine zweite oder Sekundärschwungmasse 4 aufweist. Auf der zweiten Schwungmasse 4 ist eine Reibungskupplung 5 unter Zwischenlegung einer Kupplungsscheibe 6 befestigbar, über die eine Eingangswelle 7 eines Getriebes zu- und abkuppelbar ist.
Die Schwungmassen 3 und 4 sind über eine Lagerung 8 gegeneinander verdrehbar gelagert, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel radial innerhalb von Bohrungen 9 zur Durchführung von gestrichelt dargestellten Befestigungsschrauben für die Montage der ersten Schwungmasse 3 an der Abtriebswelle 2 der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Zwischen den beiden Schwungmassen 3 und 4 ist eine Dämpfungseinrichtung 10 wirksam, die Energiespeicher 11 umfasst, die von Schraubendruckfedern gebildet sind. Die beiden Schwungmassen 3 und 4 besitzen Beaufschlagungsbereiche 14, 15, 16 für die Energiespeicher 11. Der Beaufschlagungsbereich 16 ist an einem flanschartigen Beaufschlagungsteil 20 ausgebildet. Die Funktion eines mit einer Kupplungseinrichtung kombinierten Drehschwingungsdämpfers wird als bekannt vorausgesetzt und daher hier nicht weiter erläutert.
Die Primärschwungmasse 3 umfasst auf der der Antriebswelle der Brennkraftmaschine zugewandten Seite eine im Wesentlichen kreisringscheibenförmige Seitenwand, die senkrecht zur Drehachse der Primärschwungmasse 3 angeordnet ist. An ihrem äußeren Umfang weist die Primärschwungmasse 3 eine Umfangswandung 22 auf, die im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, dessen Achse mit der Drehachse der Primärschwungmasse 3 zusammenfällt. An die freie Stirnseite der Umfangswandung 22 schließt sich eine Seitenwandung 24 an, die senkrecht zur Drehachse der Primärschwungmasse 3 angeordnet ist. Die Seitenwandung 24 geht radial innen in eine Innenwandung 25 über, welche im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist, der die Seitenwandung 24 mit der Primärschwungmasse 3 verbindet.
Zwischen der abtriebwellenseitigen Seitenwand der Primärschwungmasse 3, der Außenwandung 22, der Seitenwandung 24 und der Innenwandung 25 ist ein Ringraum zur Aufnahme einer Fliehkraftpendeleinrichtung ausgebildet. Wie man insbesondere in 1 sieht, ist an der Außenwandung 22 eine äußere Wälzkörperführungsschale 28 angebracht, welche die Gestalt eines Kreiszylindermantelsegments aufweist. Ein Wälzkörper 30, der die Gestalt eines massiven Kreiszylinders aufweist, ist zwischen der äußeren Wälzkörperführungsschale 28 und einer inneren Wälzkörperführungsschale 32 aufgenommen. Die innere Wälzkörperführungsschale 32 hat, wie die äußere Wälzkörperführungsschale 28 die Gestalt eines Kreiszylindermantelabschnitts beziehungsweise -ausschnitts. Die beiden Wälzkörperführungsschalen 28 und 32 sind durch eine Verzahnung 33 formschlüssig miteinander verbunden. Eine solche Verzahnung kann an beiden Seiten der Wälzkörperführungsschalen ausgebildet sein.
Die innere Wälzkörperführungsschale 32 ist an einer Tilgermasse 34 angebracht, die frei bewegbar zwischen der Innenwandung 25 und der Außenwandung 22 angeordnet ist. Insgesamt sind fünf Tilgermassen 34, 35, 36, 37 und 38 zwischen der Innenwandung 25 und der Außenwandung 22 angeordnet und miteinander gekoppelt.
Die beiden Tilgermassen 34 und 35 sind durch ein Kopplungselement 40 miteinander gekoppelt. Das Kopplungselement 40 weist im Querschnitt die Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks auf. Die an den Schnittpunkten der beiden gleich langen Schenkeln gebildete Spitze 41 befindet sich in Anlage an der Außenseite der Innenwandung 25. Die beiden anderen Spitzen des dreieckförmigen Quer-schnitts des Kopplungselementes 40 sind abgerundet und mit Anlenkpunkten 43 und 44 ausgestattet. An dem Anlenkpunkt 43 ist ein Ende der Tilgermasse 34 an das Kopplungselement 40 angelenkt. An dem Anlenkpunkt 44 ist ein Ende der Tilgermasse 35 an das Kopplungselement 40 angelenkt. Wenn sich die Tilgermassen 34, 35 bewegen, führt diese Bewegung dazu, dass sich die beiden Anlenkpunkte 43, 44 des Kopplungselementes 40 auf einer Kreisbahn 46 bewegen.
In 2 ist eine um 45° ausgelenkte Stellung der Tilgermassen 34, 35 aus 1 dargestellt. Wie man in 2 sieht, bewegen sich die Schwerpunkte 50, 54 der Tilgermassen 34, 35 auf Kreisbögen 51, 55, die den gleichen Radius wie die Kreisbahn 46 aufweisen.
Die Bewegung der Tilgermassen 34 bis 38 wird einerseits durch die mit Hilfe der Wälzkörperführungsschalen 28, 32 gelagerten Wälzkörper 30, 31 und andererseits durch die Kopplungselemente 40 definiert. Das Verhältnis des Abstandes 56 zu dem Radius 57 ist von der zu tilgenden Ordnung abhängig.
Im vorliegenden Beispiel ist die äußere Wälzkörperführungsschale 28 mit der Außenwandung 22 verbunden. Die innere Wälzkörperführungsschale 32 ist mit der Tilgermasse 34 verbunden. Der als Rolle ausgebildete Wälzkörper 30 trägt über seine ganze Länge. Dadurch wird die Hertz'sche Pressung geringer als bei herkömmlichen Fliehkraftpendeln. Außerdem wird eine unerwünschte Durchbiegung der Rolle beziehungsweise des Wälzkörpers verhindert. In dem Ringraum zwischen der Innenwandung 25 und der Außenwandung 22 kann Schmiermittel aufgenommen sein, um eine dauerhafte Schmierung der Rollbahnen an den Wälzkörperführungsschalen 28 und 32 zu gewährleisten.
Durch die Verzahnung an beiden Enden der Wälzkörperführungsschalen 28, 32 wird sichergestellt, dass der Wälzkörper 30 in keinem Zustand aus der Bahn fallen kann. Wenn sich die Tilgermasse 34 mit ihrem Schwerpunkt auf dem Kreisbogen 51 bewegt, dann macht die Tilgermasse 34 eine reine Verschiebung, das heißt, jeder Punkt macht ebenfalls eine solche kreisförmige Bewegung.
Durch die erfindungsgemäße Fliehkraftpendeleinrichtung wird sichergestellt, dass die Tilgermassen 34 bis 38 synchron pendeln. Das heißt, der Abstand zwischen den Anlenkpunkten 43, 44 bleibt gleich. Dadurch wird verhindert, dass Kräfte auf das Kopplungselement 40 aufgebracht werden. Die Spitze 41 des Kopplungselementes 40 verändert ihre Position relativ zu der Innenwandung 25 nicht.
Das Kopplungselement 40 gewährleistet im losen Zustand, das heißt ohne Fliehkraftwirkung, der Tilgermassen oder Pendelmassen 34 bis 38, dass diese nicht herunterfallen, das heißt die Innenwandung 25 berühren. Das System Tilgermassen-Kopplungselemente ist umlaufend und kraftfrei geschlossen.
In 4 sieht man, dass das Kopplungselement 40 in dem dargestellten Schnitt T-förmig ausgebildet ist. Das Kopplungselement 40 kann aus Kunststoff gebildet und eventuell breiter als die Tilgermassen ausgebildet sein, um als Führung zu dienen.
In 5 ist der Gelenkpunkt oder Anlenkpunkt 43 als Teilschnitt dargestellt. Ein Federelement 58 dient dazu, gezielt Reibung zwischen den in Anlage befindlichen Teilen zu erzeugen. Die Tilgermassen 34 bis 38 können einstückig oder aber auch scheibenförmig, aus mehreren einzelnen Scheiben, gebildet sein.

Claims

Drehschwingungsdämpfer, insbesondere geteiltes Schwungrad, mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von Energiespeicherelementen, insbesondere Schraubendruckfedern, relativ zueinander verdrehbaren Schwungmassen, und mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Tilgermassen, die durch wenigstens ein Bauteil einer der Schwungmassen fliehkraftmäßig mit Hilfe von Wälzkörpern bewegbar abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Wälzkörper, bezogen auf die Drehachse der Schwungmassen, radial außen durch eine äußere Wälzkörperführungsschale, die mit einer der Schwungmassen, insbesondere der mit der Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine verbindbaren Primärschwungmasse, verbunden ist, und radial innen durch eine innere Wälzkörperführungsschale geführt ist, die mit einer der Tilgermassen verbunden ist.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper im Wesentlichen die Gestalt von Kreiszylindern aufweisen, die sich im Wesentlichen über ihre gesamte Länge in Kontakt mit den zugehörigen Wälzkörperführungsschalen befinden, die im Wesentlichen jeweils die Gestalt eines Kreiszylindermantelausschnitts aufweisen.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Wälzkörperführungsschalen durch mindestens eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine Verzahnung, mit der jeweils zugehörigen inneren Wälzkörperführungsschale verbunden sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Tilgermassen über ein Kopplungselement miteinander gekoppelt sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement einen im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt aufweist, dessen eine Spitze sich in Kontakt mit einer im Wesentlichen kreiszylindermantelförmigen Innenwandung befindet.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden anderen Spitzen des dreieckförmigen Querschnitts des Kopplungselements jeweils an eine Tilgermasse angelenkt sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper, die Wälzkörperführungsschalen und die Tilgermassen radial außerhalb der Energiespeicher angeordnet sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehschwingungsdämpfer radial außen von einer Außenwandung begrenzt ist, die mit einer der Schwungmassen, insbesondere der Primärschwungmasse, verbunden ist und an der die äußeren Wälzkörperführungsschalen angebracht sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Tilgermasse und der Außenwandung jeweils zwei Wälzkörper angeordnet sind.
Drehschwingungsdämpfer, insbesondere geteiltes Schwungrad, mit wenigstens zwei entgegen dem Widerstand von Energiespeicherelementen, insbesondere Schraubendruckfedern, relativ zueinander verdrehbaren Schwungmassen, und mit mindestens zwei über den Umfang verteilten Tilgermassen, die durch wenigstens ein Bauteil einer der Schwungmassen fliehkraftmäßig mit Hilfe von Wälzkörpern abgestützt sind, gekennzeichnet durch zumindest ein in den Anmeldeunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.